§ 24. Двигатель внутреннего сгорания

Машину, где топливо сгорает прямо в рабочем цилиндре, а образующиеся газы, расширяясь, толкают поршень, называют двигателем внутреннего сгорания. В эту группу входят бензиновые агрегаты и дизели. Такие установки ставят на автомобили, самолёты и суда, применяют в сельхозтехнике и строительстве, а также в электрогенераторах.

Первыми устойчиво работавшими бензиновыми вариантами стали карбюраторные конструкции конца XIX века. В них горючая смесь готовилась снаружи цилиндра: в специальном устройстве бензин распылялся в потоке воздуха. У дизеля смесь образуется уже внутри цилиндра. Немецкий инженер Рудольф Дизель в 1897 году построил первый такой мотор, где топливо вспыхивает от воздуха, разогретого сильным сжатием. Первые дизели были стационарными великанами (рис. 1: цилиндр стоит вертикально на литой станине, а сбоку — тяжёлый маховик: он сглаживает толчки между редкими рабочими ходами).

Разберём устройство простейшего одноцилиндрового четырёхтактного карбюраторного мотора. Внутри цилиндра ходит поршень, связанный шатуном с коленчатым валом (рис. 2: проследи на разрезе цепочку поршень — шатун — коленчатый вал, именно она превращает толчки вниз во вращение). Сверху расположены два клапана: они сами открываются и закрываются в нужные моменты цикла. По впускному каналу из карбюратора приходит смесь, которую поджигает свеча; по выпускному уходят продукты сгорания.

Рабочим циклом называют цепочку процессов, в ходе которой теплота от сгорания топлива превращается в механическую работу.